Procédé d’élaboration des calottes de la cuve de l’EPR

de Flamanville 3 et

démarche de qualification

Dialogue technique E

PR - 2 décem

bre 2015

2 décembre 2015

Dialogue technique E

PR

2

SOM

MA

IRE

�C

aractéristiques de la cuve

�Procédé d’élaboration des calottes

�D

émarche de qualification

2 décembre 2015

Dialogue technique E

PR

3

�C

aractéristiques de la cuve

�Procédé d’élaboration des calottes

�D

émarche de qualification

2 décembre 2015

Dialogue technique E

PR

4

Absence de pénétration dans le fond inférieur

Pénétrations supplém

entaires dans le couvercle de la cuve pour l’instrum

entation du cœur

C

alottes comm

andées par AR

EVA à C

reusot Forge réalisées en acier 16 M

ND

5 en 2006 et 2007 C

alotte supérieure,

107 traversées,

diamètre

extérieur de 4720mm

pour une épaisseur de 232m

m

Calotte inférieure, diam

ètre de 4675mm

pour une épaisseur de 147m

m

CAR

ACTÉRISTIQ

UES PRIN

CIPALES DE

LA CU

VE

2 décembre 2015

Dialogue technique E

PR

5

�C

aractéristiques de la cuve

�Procédé d’élaboration des calottes

�D

émarche de qualification

2 décembre 2015

Dialogue technique E

PR

6

Tôle (flan < 190 mm

) •

Élaborée à partir de lingot de poids

inférieur à 50t Lingot forgé (flan > 190 m

m)

•Lingot à solidification dirigée (LS

D)

•poids variant entre 45t et 60t

•technique propre à C

reusot Forge

•1300M

We et N

4

•Lingot conventionnel (LC

O)

•poids variant de 150t à 220t

•technique utilisée chez JS

W et C

F •

Couvercles m

onobloc 900MW

e et E

PR

PRO

CÉD

É D’ÉLA

BO

RA

TION

Flan varie de 150 mm

(900M

We) à 470m

m

(monobloc 900M

We)

Tôles ou lingot forgé

2 décembre 2015

Dialogue technique E

PR

7

ÉLAB

OR

ATIO

N D

E L’AC

IER ET

CO

ULÉE

Coulée sous vide

APC : Affinage en poche chauffante

2 décembre 2015

Dialogue technique E

PR

8

TYPE DE LIN

GO

T

Spécificités : •

Côté grande base, une partie tronconique lisse appelée « m

asselotte » •

Côté petite base, le pied

2 décembre 2015

Dialogue technique E

PR

9

TYPE DE LIN

GO

T

Spécificités : •

Absence de m

asselotte •

Utilisation de poudres exotherm

iques •

Côté grande base en bas

2 décembre 2015

Dialogue technique E

PR

10

La dimension du flan de la calotte du couvercle est de �

5800 mm

épaisseur 300 m

m :

�élaboration de tôle pas réalisable

�lingot

LSD pas

possible d’après

AR

EVA,

technique pas

examinée pour une telle épaisseur et taux de corroyage*

insuffisant

Recours au Lingot conventionnel de 157t

P

our des raisons de rationalisation, AR

EVA

a retenu, pour la calotte inférieure, un flan de m

ême caractéristique alors que le com

posant final a une épaisseur plus faible

CHO

IX DU PR

OC

ÉDÉ

*Taux de corroyage : Selon le RCC

-M, le coefficient de corroyage représente, dans chaque région de la

pièce, le rapport des longueurs d’un élément de m

étal, mesurées dans la direction parallèle à celle de

corroyage, après et avant l’opération de forgeage.

2 décembre 2015

Dialogue technique E

PR

11

PHÉNOM

ÈNE DE SÉG

RÉG

ATIO

N

•La solidification com

mence sur les parois

•Im

pact sur la structure du matériau

2 décembre 2015

Dialogue technique E

PR

12

PHÉNOM

ÈNE DE SÉG

RÉG

ATIO

N

2 décembre 2015

Dialogue technique E

PR

13

PHÉNOM

ÈNE DE SÉG

RÉG

ATIO

N

Lors de

la solidification,

la phase

liquide s’enrichit en carbone : •

En pied

de lingot,

ségrégation m

ajeure négative,

risque de

propriétés mécaniques en traction

moins élevées

•En

tête, ségrégation

majeure

positive, risque

de propriétés

mécaniques de ténacité affaiblies

Ce taux de ségrégation dépend du

rapport H/D

et des éléments d’alliage

� Im

portance de maîtriser ce

risque d’hétérogénéité

2 décembre 2015

Dialogue technique E

PR

14

AR

EVA a retenu une gam

me de fabrication conduisant à

•

Positionner la surface à revêtir côté pied du lingot ([C

] élevée im

pacte la soudabilité)

•É

liminer les zones de ségrégation négative : garantir des

propriétés mécaniques en traction satisfaisantes

•

Positionner les zones de ségrégation positive côté extérieur des

calottes mais absence de garantie de l’élim

ination complète de

ces zones

CHO

IX DU PR

OC

ÉDÉ

2 décembre 2015

Dialogue technique E

PR

15

Gam

me

forgeage C

alotte inférieure FA3

C

alotte couvercle FA3

Lingot

Bloomage

Ecrasem

ent entre plaque

Ecrasem

ent en passes

parallèles

Usinage en vue

emboutissage

Em

boutissage

2 décembre 2015

Dialogue technique E

PR

16

CHO

IX DU PR

OC

ÉDÉ

Bloom

age C

hutage

Ecrasem

ent entre plaques E

crasement en passes

parallèles

Em

boutissage

2 décembre 2015

Dialogue technique E

PR

17

•A la m

ême période, les calottes de la

cuve de l’EPR de O

lkiluoto et des deux couvercles m

onobloc 900MW

e : •

réalisées chez JSW

à partir d’un lingot conventionnel de 157t

•présentent des garanties sur l’absence des ségrégations m

ajeures positives

•G

aranties apportées par le mode de

forgeage

Choix du procédé

2 décembre 2015

Dialogue technique E

PR

18

�C

aractéristiques de la cuve

�Procédé d’élaboration des calottes

�D

émarche de qualification

2 décembre 2015

Dialogue technique E

PR

19

Arrêté du 12 décem

bre 2005 « le fabricant identifie préalablem

ent à la fabrication les composants qui

présentent un risque d’hétérogénéité de leurs caractéristiques […] L’ensem

ble des opérations de la fabrication fait l’objet d’une qualification technique […

]».

Le fabricant a identifié les calottes de cuve de FA3 comm

e des com

posants soumis à l’exigence de qualification technique

¾Identifier toutes les zones qui présentent un risque d’hétérogénéité

¾D

éfinir la qualité attendue du matériau pour ces zones, en lien avec la

conception

¾D

éfinir les essais destructifs et les essais non destructifs qui permettent

de caractériser l’effet des hétérogénéités

LA Q

UALIFIC

ATIO

N TEC

HNIQ

UE

2 décembre 2015

Dialogue technique E

PR

20

1ère phase : jusqu’à 2010

• Les modalités de justification de l’exigence de qualification technique

n’étaient pas stabilisées

• AR

EVA a utilisé, au début des fabrications, le chapitre M

140 du code R

CC

-M pour satisfaire l’exigence de qualification technique

• En 2008, l’ASN

indique que M140 ≠ qualification technique

• Dans ce contexte, en 2006, des questions précises sur les risques liés

aux ZS+ dans les calottes de cuve ont été posées par l’AS

N

• Convergence sur la dém

arche de qualification technique : – 2010, le contenu type des dossiers de qualification technique

– 2011, les essais à réaliser (pièce sacrificielle)

Pour les calottes de cuve dont la fabrication a débuté avant la convergence sur la qualification technique, un dossier m

is à jour a été fourni en 2010

LA Q

UALIFIC

ATIO

N TEC

HNIQ

UE

2 décembre 2015

Dialogue technique E

PR

21

2èm

e phase (2010 à 2012) : complém

ents apportés au dossier initial

Après analyse du dossier et échanges,

ARE

VA a

proposé début

2012 de

compléter le dossier de qualification

pour caractériser l’effet du poids et du taux de chutage dans la zone la plus pénalisante : -

Choix d’une calotte représentative

-E

ssais destructifs dans une carotte centrale

Zones de recette

LA Q

UALIFIC

ATIO

N TEC

HNIQ

UE

Nota : E

ssais en zone de recette réalisés à l’issue de l’élaboration des calottes, résultats conform

es

2 décembre 2015

Dialogue technique E

PR

22

3èm

e phase (2012 à 2014) réalisation des essais complém

entaires AR

EV

A réalise des essais sur une carotte prélevée dans une calotte élaborée avec la m

ême gam

me de fabrication que celle de FA3 : U

A

supérieure

Objectif : caractériser l’effet de la ségrégation m

ajeure positive sur les caractéristiques m

écaniques

AR

EVA, interrogé par l’A

SN, considère que les critères m

atériaux fixés par l’arrêté du 12 décem

bre 2005 seront respectés dans la carotte centrale

LA Q

UALIFIC

ATIO

N TEC

HNIQ

UE

2 décembre 2015

Dialogue technique E

PR

23

3èm

e phase (2012 à 2014) réalisation des essais complém

entaires

Essais réalisés sur la

calotte supérieure UA

D

iamètre de la carotte

d’essai 80mm

LA Q

UALIFIC

ATIO

N TEC

HNIQ

UE

2 décembre 2015

Dialogue technique E

PR

24

3èm

e phase (2012 à 2014) réalisation des essais complém

entaires

Sur les éprouvettes de résilience en peau et 1/4 épaisseur m

esure de [C] ≈ 0,3%

Taux de carbone Teneur visée : 0,22%

A

llongements à la rupture

20% (conform

e à l’arrêté ESP

N)

Résilience

Prem

iers essais ¼ ep. : 36, 52 et 48J

Seconds essais ¼

ep. : 47, 62 et 64J M

oyenne 52J pour 60 J minim

um

47mm

LA Q

UALIFIC

ATIO

N TEC

HNIQ

UE

2 décembre 2015

Dialogue technique E

PR

25

3èm

e phase (2012 à 2014) réalisation des essais complém

entaires E

xpertises complém

entaires •

mesures de carbone sur surface externe de la calotte U

A •

examens m

étallographiques sur les éprouvettes de résilience A

REVA

conclut que les valeurs de résilience sont à relier à la présence de ségrégation m

ajeure positive de carbone (∆C/C

> 50%)

LA Q

UALIFIC

ATIO

N TEC

HNIQ

UE